不同拉速条件下FTSC结晶器内钢液流动行为的物理模拟研究

通过物理模拟研究FTSC结晶器内的钢液流动行为,考察了拉速对结晶器内液面波动、液面裸露、卷渣及夹杂物去除的影响作用。实验结果表明:在本实验条件下,使用4孔水口浇注会在FTSC结晶器内水口一侧形成4个明显的回流区。随着拉速的增加,结晶器内液面波动逐渐加剧,出现液面裸露及卷渣的几率逐渐增大,夹杂物的去除率逐渐减小。     

板坯连铸结晶器内部流场的数值模拟

连铸结晶器作为控制钢水清洁度的最后环节,结晶器液面波动不仅影响连铸生产的稳定性,还会引起卷渣、拉漏、钢水裸露氧化等。本文采用数值模拟方法,利用Fluent软件的k-ε湍流模型对板坯结晶器内钢水流动状态和液面波动规律现象进行模拟研究,分析了拉速和吹氩量对结晶器内流场的影响。结果表明:随着拉速的不断提升,钢液对铸坯窄面冲击深度不断增大,结晶器内自由液面表面流速增加,液面波动加剧;氩气量增加,钢液对铸坯窄面的冲击位置上移,液面波动剧烈程度增加,容易导致结晶器卷渣和钢水裸露氧化。     

内装式整体浸入水口在方坯连铸机的应用实践

通过对浸入式水口堵塞机理的分析研究,提出改变外装式分段水口为内装式整体浸入水口的方案,同时进行水口几何尺寸及材质的优化选择.改进后的水口在实际生产中.连铸结晶器液面波动次数减少70％,钢中非金属夹杂物缺陷率由2.91％下降为0.5％.     

FTSC结晶器内钢渣两相运动行为的数值模拟

利用VOF方法建立两相湍流瞬态流动模型对FTSC结晶器内钢-渣界面运动和钢液流场分布进行了数值模拟计算,考察了水口结构、拉速对钢液流动及钢渣界面运动行为的影响作用。计算结果表明：采用不同结构的4孔水口进行浇注时,在结晶器内宽面方向一侧形成数量不等、位置不同的回流区;结晶器内的钢渣界面形状及出现液面裸露的位置由于水口结构的不同均有所差异。     

水口长度对结晶器流场数值模拟的影响

为了论证通过缩短甚至忽略水口长度来减少网格数量,减少工作量对于结晶器流场模拟的准确性,采用Fluent流体力学软件对方坯连铸结晶器内钢液流动进行了数值模拟。研究结果表明:水口长度的改变对结晶器流场的计算结果有较大影响,水口长度由1 000 mm到0 mm时,水口出口最大流速降低了17.3%;液面最大流速降低了4.27%;冲击深度变深了1.32%;涡心高度变深了3.45%。水口长度1 000 mm时,钢液流股在水口出口处,仍没有充分发展,为保证模拟计算的准确性,推荐使用原型水口长度。     

水口结构对板坯连铸结晶器流场的影响

结晶器内钢液流场是研究连铸机内传输行为的基础。利用数值模拟方法分析了水口结构(凹底、平底和尖底)、结晶器宽度和拉坯速度下结晶器内钢液流动规律。数值结果表明,在凹底、平底和尖底三种浸入式水口结构下,结晶器内钢液流场相似,但尖底结构水口下钢液液面速度最大,平底次之,凹底最小。随着结晶器宽底的增加,结晶器上部和下部回流区范围增大;随着拉坯速度的增加,结晶器液面速度增加,但是钢液流股对结晶器窄面的冲击位置保持不变。     

SWRCH35K冷镦开裂原因分析及控制措施

SWRCH35K钢规格Φ6.5mm盘条在生产标准件过程中出现冷镦开裂现象,通过对开裂部位高倍及扫描电镜检测分析,并对夹杂物进行能谱分析,发现造成Φ6.5mm规格盘条开裂的主要原因是内部夹杂,夹杂物的主要成分为保护渣。通过结晶器自动加渣和开浇的自动液面稳定、浸入式水口插入深度等措施杜绝结晶器内卷渣,有效改善冷镦开裂现象。     

板坯连铸结晶器内钢液流场的数值模拟

以计算流体力学理论为基础,利用Fluent软件建立了连铸结晶器内钢液流动的三维数学模型,运用模型低雷诺数方程对板坯结晶器内钢液的流场进行了模拟研究.通过数值计算研究了水口浸入深度、拉坯速度等上艺参数对结晶器内钢液流动状态的影响,为优化结品器内的钢液流场分布、合理设计连铸结晶器装置和指导实际生产提供了依据.     

近终形异型坯连铸机的设计和生产工艺

总结了近终形异型坯连铸机的设计关键技术,包括钢水浇铸模式及浸入式水口设计、中间罐设计及流场模拟、结晶器设计及流场分析和热力学研究、连铸机辊列设计与计算、结晶器液压振动设计和振动参数确定、异型坯二冷凝固特点研究及二次冷却系统设计、扇形段及拉矫机和引锭杆设备设计等;概述了异型坯连铸机的生产操作要点,如钢水温度控制、钢水成分控制、结晶器保护渣优化、预防漏钢、二冷配水控制、加强设备维护和检查等;分析了异型坯的主要质量缺陷,包括表面缺陷和内部缺陷。     

氮在钢中的溶解对20MnSi系列钢浇注性能的影响

分析了N在钢水中溶解形成的氮化物对钢水流动性的影响。LF出钢及浇注过程中吸氮,造成氮的浓度增至(100～300)×106是形成氮化物的主要原因。氮化物的析出,造成钢水粘度增大,为水口结瘤物的形成,提供了动力学条件。解决的办法是减少过程吸氮量、强化保护浇注的效果。     

铝钛脱氧钢中夹杂物特征及水口结瘤问题分析

含钛微合金钢普遍存在钢水可浇性不高,水口易堵塞的问题.综述了国内外铝钛镇静钢的发展和研究现状,分析了铝钛镇静钢脱氧特征,总结了不同脱氧工艺和钢水二次氧化对钢中夹杂物特征的影响,并重点分析了铝钛镇静钢水口结瘤成因及预防措施,以期为提高铝钛镇静钢钢水可浇性和产品质量提供借鉴作用.     

选择性催化还原系统防沉积物堵塞喷嘴设计与喷射特性分析

针对选择性催化还原系统产生的沉积物易造成喷嘴堵塞,引起喷嘴管路背压过高及雾化喷射不均匀等问题,设计并研制了一种防沉积物堵塞喷嘴。该喷嘴通过调节喷嘴芯与螺套的锁紧量调定喷嘴的稳定喷射压力,并通过对喷嘴芯的最大开度进行机械限位,有效避免了尿素雾化喷射不均匀及NH 3逃逸等问题。对喷嘴的起闭特性与孔口径向截面的流量特性进行了理论分析,结果表明:当喷嘴因沉积物造成堵塞时,喷嘴芯开度随压力升高而增大,喷嘴孔口径向截面面积及截面质量流量也随之增大,有效提高了喷嘴内部沉积物的排出率,并降低了孔口外部沉积物的凝结风险。采用流体仿真软件Fluent对喷嘴的喷射特性进行了数值模拟,进一步探究了不同喷嘴芯开度及锥度角对喷嘴孔口径向截面面积、截面速度分布及截面流量特性的影响。最后,通过试验验证了喷嘴的喷射效果与开启压力精度。试验结果表明:采用该喷嘴后,喷嘴雾滴分布均匀,雾化效果良好,且在各稳定喷射压力下喷嘴均可以稳定开启,开启压力精度为±5%。     

尾气颗粒对可变混流涡轮增压器喷嘴环冲蚀磨损特性的数值模拟

可变涡轮增压器在运行过程中其涡轮喷嘴环会受到尾气颗粒的冲蚀磨损,造成喷嘴环叶片失效和涡轮运行效果下降。借助CFD软件对可变混流涡轮内部的气固两相流进行数值模拟计算,分析喷嘴环开度的变化和颗粒粒径对喷嘴环磨损规律的影响。结果表明：喷嘴环处于不同开度下时,磨损率和磨损区域均有所不同,磨损区域主要集中在喷嘴环压力面的中后段区域,随着开度的增大,磨损率和磨损区域均减小,压力面的磨损程度明显大于吸力面;尾气中的小颗粒因惯性较小对气流的跟随性较好,主要撞击喷嘴环前缘,且开度对喷嘴环前缘的磨损影响较小;尾气中大颗粒的运动轨迹趋于直线,主要撞击喷嘴环压力面的中后段区域;由于涡轮进气涡壳结构的周向不对称性,使得涡轮内部流场沿周向分布不均匀,导致不同周向位置的喷嘴环磨损率和磨损区域有所不同,且随着开度的增大,各喷嘴环之间的磨损差异也增大。     

掺混燃油在离心喷嘴内的流动与雾化特性研究

燃料性质的改变会导致雾化特性的变化,针对乙醇掺混航空煤油在离心式压力雾化喷嘴内的流动与雾化特性开展了研究。通过耦合流体体积法(VOF)和离散相模型(DPM),研究了不同乙醇掺混体积分数下掺混燃油在离心式喷嘴中的内部流动和外部雾化过程。研究结果表明：在压差不变时,喷嘴内空气芯直径随着掺混燃油内乙醇体积分数的增加而增大;而液膜厚度则与空气芯直径成反比,随着乙醇体积分数的增加而减小。喷嘴出口的速度随着乙醇体积分数的增加而增大;在油膜表面的波动及气动力的共同作用下,油膜失稳形成液滴,获得了不同比例下掺混燃油在喷雾外流场内的喷雾粒径分布特征,随着掺混乙醇体积分数的增加,液滴的平均直径逐渐减小。     

横向流对搅拌浮选槽流动特性影响的CFD数值模拟

浮选机在受到横向进入的矿浆时，其流场特征也不尽相同。基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics-CFD）方法，数值模拟KYF型浮选机在横向流（清水）作用下，分析对不同流量对浮选槽流动循环特性、湍动能的影响。同时，根据叶轮监测点压力值周期性波动特点，通过漩涡强度准则的涡识别方法分析不同压力点时刻叶轮区域涡系结构的变化。结果表明：横向流量的增加，浮选槽上循环作用会有一定的减弱，每个定子间隙的径向流速度峰值关于横向流轴线呈现明显的不对称性，顺流侧的径向速度峰值整体低于逆流侧。横向流量的增加也会引起混合区和运输区的湍动能增大，此外，横向流对浮选机因叶轮旋转搅拌引起流场中的旋转涡流起到抑制作用。     

高压水扇形喷嘴结构参数对内部流场影响的数值模拟

利用计算流体软件建立了扇形喷嘴内部流场的三维数学模型,采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟,分析了喷嘴主要结构参数对流场速度分布、压力分布和射流速度的影响。结果表明:收缩角对喷嘴内部流场,尤其是射流速度有较大的影响,以13°～15°为最佳;出口长径比对射流流态和射流速度均有一定的影响,宜在2～4之间更有利于喷嘴的射流;V形切槽的夹角对射流出口速度的影响较明显,在15°～30°时有较好的集束性,但射流速度不高,30°～45°有较好的射流速度,45°～60°可获得高的射流速度,但集束性较差。     

共轨系统电磁喷油器盛油槽压力测量与分析

喷油器盛油槽的压力非常重要,设计的测量系统能够准确地测量盛油槽压力,测得的结果客观地反映了盛油槽的压力变化趋势,为燃油在油嘴内的流动分析和喷雾特性计算提供边界条件.在不喷射的稳态情况下盛油槽与共轨管内压力相同,但在针阀打开后的喷油过程中,盛油槽压力是波动的,降低或升高的最大幅值与轨压有关,但最大幅度基本相同,为轨压的20%.喷油结束后,盛油槽内仍存在巨大的压力波动,该波动将影响多次喷射中后喷射的控制.盛油槽压力曲线在喷油过程中存在有规律的波动,根据该压力变动过程可以分析出电磁铁的响应时间、针阀的开启和关闭延迟,并计算出实际的喷油持续期.压力曲线还可以从侧面反映针阀运动情况,盛油槽压力与控制腔的压力和针阀升程联合测量,将为喷油器设计和喷雾计算提供更为系统的边界条件,但鉴于其难度,需要逐步实现.     

高强度螺纹钢结瘤现象的理论分析与实践

配置EAF-LF-CCM短流程生产线生产HRB335-400高强度螺纹钢的突出矛盾是结瘤现象,带来的损失是多方面的.结合实践中大量的数据,以效果对比的方法,详细分析了70t电炉生产线生产HRB3354-00结瘤现象的形成机理以及预防措施.